Comportamento da água precipitável durante evento extremo em
Porto Alegre – RS com o uso do modelo BRAMS
Julliana Larise Mendonça Freire1, Madson Tavares Silva2, Enilson Palmeira Cavalcanti3
1
Graduanda em Meteorologia, (UFCG) – Campina Grande, PB, Brasil.
[email protected]. (Bolsista do CNPq)
2
Doutorando em Meteorologia, (UFCG) – Campina Grande, PB, Brasil.
[email protected] (Bolsista do CNPq)
3
Professor, Doutor, (UFCG) – Campina Grande, PB, Brasil. [email protected].
ABSTRACT: In this study we analyzed the behavior of precipitable water during rain event
in Porto Alegre. The ability of water vapor to absorb and emit thermal radiation in a direct
influence on aspects of weather and climate. Using data from six radiosonde measurement at
the weather station's Salgado Filho International Airport, Porto Alegre, in the hours of 00:00
and 12:00 UTC during the period of 17 to 20 November 2009, it was possible to calculate the
water precipitable. The achievement of precipitable water and zonal and meridional flow of
water vapor in the atmosphere of the study area was also performed from simulation using the
BRAMS. The results were satisfactory and demonstrate that the use of BRAMS was an
important tool in the analysis of this case.
Palavras-chave: Fluxo de Vapor D’água, Imagens Satélite, Sistema Meteorológico
1 - INTRODUÇÃO
A substância água é indispensável à vida na Terra e faz parte de cerca de três quartos
da estrutura dos animais e vegetais. Na natureza, ela pode ser encontrada nos estados sólido,
líquido e gasoso. As regiões glaciais do globo terrestre comportam grande volume de água na
forma de gelo. Oceanos e mares são os principais reservatórios de água na forma líquida e
cobrem três quartos da superfície do planeta Terra. O vapor d'água é armazenado na
atmosfera e transportado pela circulação geral (Cavalcanti, 2001).
Água precipitável tem importância significativa nos processos que ocorrem tanto na
atmosfera quanto na superfície da terra. A capacidade do vapor d’água em absorver e emitir
radiação térmica influência de forma direta nos aspectos do tempo e do clima. Características
do balanço de radiação à superfície são altamente dependentes do teor de vapor d’água na
atmosfera, ou seja, da Água Precipitável (Rao et al. 1996).
Segundo Cavalcanti, 2001 o transporte d’água na atmosfera constitui-se em
componente muito importante do ciclo hidrológico, pois é através deste que grande
quantidade de água na forma de vapor é levada de uma região para outra. Os oceanos e
grandes reservatórios d’água, principais fontes de vapor d’água na superfície da Terra, suprem
a atmosfera mediante o processo de evaporação. Deste modo, o objetivo deste trabalho é
analisar o comportamento da água precipitável e do transporte de vapor d’água integrado
verticalmente em evento precipitante em Porto Alegre.
2 - MATERIAL E MÉTODOS
Para caracterização do evento a ser estudado utilizou-se as imagens realçadas do
satélite GOES-10 que possibilita um acompanhamento da evolução do sistema no período de
17 a 20 de novembro de 2009, as imagens foram capitadas do Centro de Previsão do Tempo e
Estudos Climáticos – CPTEC.
A água precipitável “observada” foi obtida a partir de seis radiossondagens
realizadas na estação meteorológica do Aeroporto Internacional Salgado Filho na cidade de
Porto Alegre-RS, nos horários das 00:00 e 12:00 UTC no período de 17 a 20 de novembro de
2009, disponibilizadas pela Universidade do Wyoming.
Para análise da água precipitável e do fluxo meridional e zonal do vapor d’água na
atmosfera na região de estudo, foram realizadas simulações utilizado o modelo BRAMS,
versão brasileira do RAMS (Pielke et al., 1992; Cotton et al., 2003). Este modelo regional é
usualmente aplicado para estudos de mesoescala com finalidades diversas, desde processos
atmosféricos de superfície e de curto prazo (Pielke et al., 1992) até, mais recentemente,
simulações climáticas (Liston & Pielke, 2001, Lu et al., 2001).
O cálculo da água precipitável e do fluxo zonal e meridional do vapor d’água foi
efetuado mediante rotina em linguagem FORTRAN desenvolvida e incorporada no
RAMSPOST, módulo de pós-processamento do modelo BRAMS.
Os dados utilizados para inicialização e assimilação pelo modelo, durante a
integração no tempo, foram obtidos a partir das reanálises do National Centers for
Environmental Prediction/National Oceanic and Atmospheric Administration - NCEP/NOAA.
A definição da grade utilizada na simulação tem 60 pontos na direção zonal e 40
pontos na direção meridional, sendo o espaçamento entre os pontos de 30 Km, cobrindo a
região Sul do Brasil com o ponto central da grade em 30º S de latitude e 56º W de longitude.
A simulação teve duração de 72 horas, com início no dia 17 de novembro de 2009 as
00:00 UTC e término as 00:00 UTC do dia 21. Utilizou-se a interação da radiação solar com
as nuvens simuladas pelo modelo (Chen e Cotton, 1983, Chen e Cotton, 1987) para
parametrização da radiação. No processo de convecção, a parametrização é do tipo Grell com
fechamento Grell (Grell, 1993) e na difusão turbulenta o Fechamento é de ordem 2 (Mellor e
Yamada, 1982).
3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir da Figura 1 verifica-se o deslocamento e evolução dos sistemas
meteorológicos que atuaram na região sul do Brasil no período de 17 a 20 de novembro de
2009, restringindo a discussão para o estado do Rio Grande do Sul e mais localmente para a
cidade de Porto Alegre-RS (30 °S, 51 °W). Observa-se neste período de a atuação de 3
fenômenos com variabilidade espaço-temporal e intensidade diferentes, para os dias 18 às 12
UTC e 19 às 12 UTC (Figuras 1 C e E), os sistemas cobrem grande parte do Estado e mais
especificamente a cidade de Porto Alegre. As Figuras 1 A e B exibem o sistema em formação,
já para Figura 1 D verifica-se o sistema em processo de dissipação movendo-se em direção ao
Oceano Atlântico.
Figura 1. Seqüência de imagens de satélite mostrando a evolução dos sistemas meteorológicos
atingiram o Estado do Rio Grande do Sul, no dia 17/11 as 12:00 UTC (A), dia 18/11 as 00:00
UTC (B), dia 18/11 as 12:00 UTC (C), dia 19/11 as 00:00 UTC (D), dia 19/11 as 12:00 UTC
(E) e 20/11/09 as 00:00 UTC (F)
A Figura 2, obtida a partir do BRAMS, exibe o campo da água precipitável para o
dia 18/11 as 12:00 UTC quando o sistema se apresentou com maior intensificação sobre a
cidade de Porto Alegre. Nesta localidade, observa-se valor de água precipitável de 47,6 mm
próximo do valor obtido pela observação que é de 46,2 mm. Vale destacar que água
precipitável de até 55 mm sobre a área de estudo representam valores muito altos para esta
faixa de latitude. Valores desta ordem de grandeza só são comuns na faixa equatorial.
Na Figura 3 destacam-se o forte fluxo de vapor d’água, integrado verticalmente,
atuando na costa leste em direção ao continente. Esses fluxos sugerem o abastecimento de
água na forma de vapor para a intensificação e manutenção do sistema meteorológico atuante.
Observa-se ainda uma diminuição destes fluxos ao penetrar no continente sugerindo a
ocorrência de áreas de convergência do fluxo vapor d’água implicando em excesso de
precipitação em relação a evaporação.
Figura 2. Campo da água precipitável (mm) para o dia 18/11 as 12:00 UTC
Figura 3. Fluxo de vapor d’água (kg/m.s) para a região Sul em 18/11 as 12:00 UTC
A Figura 4 fornece a variação tempo versos longitude fixada na latitude de 30º S
correspondente a latitude de Porto Alegre. Observa-se claramente um deslocamento
longitudinal no sentido de Oeste para Leste com intensidades de água precipitável acima de
45 mm. Para Porto Alegre no dia 18 de novembro de 2009 a água precipitável é da ordem de
48 mm, entretanto, nas proximidades desta longitude, após este dia e horário, se observam
valores mais elevados. Maior detalhamento da variação temporal sobre Porto Alegre pode ser
visualizada melhor através da Figura 5.
A Tabela 1 exibe valores de água precipitável geradas pelo BRAMS e Obtidas a
partir de radiossondas para a cidade de Porto Alegre-RS (30 °S, 51 °W). No início do período,
correspondente aos três primeiros valores, a água precipitável se apresentaram muito
próximos. Já para os últimos três valores há uma maior discrepância entre valor observado e
valor obtido pelo BRAMS. Considerando que o valor obtido pelo BRAMS representa uma
média da área correspondente ao ponto de grade tem-se que no primeiro momento havia
maior homogeneidade destes, ocorrendo o contrário no segundo momento.
Figura 4. Diagrama tempo x longitude, fixado na latitude de Porto Alegre, para a água
precipitável (mm) no período de 17 a 20 de novembro de 2009
Figura 5. Variação da água precipitável com o tempo do evento extremo
Tabela 1. Valores de água precipitável obtidos a partir do BRAMS e da sondagem de altitude
para localidade de Porto Alegre – RS, no período de 17 a 20 de novembro de 2009
Dia/Hora
17-11 12 UTC
18-11 00 UTC
18-11 12 UTC
19-11 00 UTC
19-11 12 UTC
20-11 00 UTC
Água Precipitável (mm)
BRAMS
Sondagem
22,6
28,61
34,9
33,88
47,6
46,18
50,1
31,81
50,0
34,04
50,5
38,37
4 – CONCLUSÕES
Face ao exposto pode-se concluir que: a água precipitável aumentou
consideravelmente quando da passagem do sistema meteorológico sobre Porto Alegre; a fonte
de água na forma de vapor para alimentação e intensificação do sistema meteorológico foi
proveniente do Oceano Atlântico; os valores de água precipitável obtidos pelo BRAMS
podem ser considerados bons, visto que representam uma média para a área do ponto de
grade; o uso do modelo BRAMS possibilita um acompanhamento maior do sistema.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CAVALCANTI, E. P. Teor e transporte de vapor d’ água na atmosfera do nordeste do Brasil.
Campina Grande, DRN/CCT/UFPB. 2001. 115p. (Tese de Doutorado)
CAVALCANTI, E. P.; GANDU, A. W. ; AZEVEDO, P. V. . Transporte e balanço de vapor
d’água atmosférico sobre o Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 17, n.
2, 207-217, 2002.
DSA - Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais – (CPTEC/INPE). Disponível em: <
http://satelite.cptec.inpe.br/home/>. Acesso em: mar. 2010
LISTON, G. E., & PIELKE, R. A. A climate version of the regional atmospheric modeling
system. Theor Appl Climatol, 68, 155-173, 2001.
PIELKE, R.A.; COTTON, W.R.; WALKO. R.L.; et al. A comprehensive meteorological
modeling system –RAMS. Meteorology and Atmospheric Physics. Austria. v.49, p.69-91.
1992.
RAO, V.B.; CAVALCANTI, I.F.A.; HADA, K. Annual variation of rainfall over Brazil and
water vapor characteristics over South America. Journal of Geophysical
Research.Washington, USA. 27,26539-26551. 1996.
Universidade do Wyoming. Disponível em: <http://www.weather.uwyo.edu >. Acesso em:
mar. 2010.